e d o c i s Á b r e l l a t mecÁnica ... -...
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TALLER BÁSICO DE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Suelos
Elaborado por Ing.Antioco Quiñones Villanueva
MECÁNICA DE SUELOS
Ensayo de Corte Directo
Expositor : Phd. Ing. Diana Calderon Cahuana
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Laboratorio de Mecánica de Suelos CORTE DIRECTO
Ensayo de Corte DirectoASTM D 3080
El ensayo de corte directo permite encontrar losparámetros de resistencia de un suelo (cohesión y ángulo de fricción).
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y ángulo de fricción).
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Laboratorio de Mecánica de Suelos EQUIPO
Equipo de Corte Directo Para Suelos Granulares:Equipo mecánico. Se usaen suelos granulares.
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Equipo de Corte Directo Residual:Totalmente electrónico. Permite mayoresdeformaciones. Se usa en suelos finos.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos MOLDE DE CORTE
Parteinferior
Partesuperior
Pistón
Tornillos desujeción
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Papelfiltro
Baseranurada
metalporoso
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Balanza electrónicaTallador:
lado 6 cm.área de corte 36 cm 2.altura 2 cm.
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altura 2 cm.volumen 72 cm 3.
Compactador.Espátulas,arco de sierranivel de burbuja.
Tallador para muestra deCorte con sucompactador paramuestras remoldeadas.
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Muestra inalterada:Se corta una muestra
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un poco mayor altamaño del tallador.
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Muestra inalterada:Se coloca el tallador
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en la parte superior.Se corta poco a pocoen los bordes.
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Muestrainalterada:
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Luego se talla porlos bordes deltallador.
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Muestrainalterada:
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Poco a poco seintroduce eltallador.
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Muestrainalterada:
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Luego que eltallador pasa ensu totalidad, sedebe cortar porlos extremos.
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Muestraremoldeada:Pesar la cantidadde muestra deacuerdo al peso especifico y
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especifico y contenido dehumedadproporcionado porel solicitante.Dividir el peso totalen tres partes.
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Muestra remoldeada:Compactar en tres capas.Se debe cuidar que elmaterial pesado nodisminuya del nivelcorrespondiente.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosConservación de la muestra
Todo tipo demuestra debeconservarse en unrecipiente queconserve la humedad hasta el
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humedad hasta el momento que seaensayada.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosMontaje de la muestra
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Se debe colocar sobre la parteinferior de la celda de corte, enorden:a) La base ranurada,b) Dos piedras porosas,c) Un papel filtro.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosMontaje de la muestra
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Colocar la parte superior de la celda, cuidando que losagujeros de mismo diámetro estén alineados yatornillar.
Vista de perfil Vista de planta
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Cubrir con el pistónalineándose al tallador, papelfiltro y metal poroso. Luegoaplicar unos golpes hasta quela muestra llegue al fondo, sincompactar. Retirar el tallador.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosMontaje de la muestra
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Muestra colocada en el molde de corte directo. En la partesuperior se ha colocado el papel filtro, el metal poroso y latapa del molde.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosPreparación del equipo
Este equipo aplica la presión normal por carga muerta através de un brazo de palanca que amplifica la carga delas pesas por diez. Para continuar con el ensayo se debeseguir el siguiente procedimiento:
a. Colocar el brazo en posición horizontal con ayuda delnivel de burbuja. Para que no se incline al colocar las pesas, ajustar la manivela al tope, cuidando siempre
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pesas, ajustar la manivela al tope, cuidando siempre mantener la horizontalidad del brazo.
b. Una vez seguro poner las pesas que generarán lapresión normal del ensayo, que generalmente es 0,5Kg/cm 2, 1,0 Kg/cm 2 o 1,5 Kg/cm 2. Para este modelo deequipo la carga que se coloca en el extremo equivalela décima parte de la fuerza aplicada sobre el área (36cm2) de la celda de corte.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosPreparación del equipo
σ3 Kg./cm2 Peso necesario
36xσ3 Kg.
Pesas aplicadas
en el extremo g.
0,5 18 1800
1,0 36 3600
1,5 54 5400
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Vista en planta del lugar del equipo donde se ha decolocar la celda de corte.
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Colocación de la celda de corte en el equipo.
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Celda de corte ya colocada en el equipo.
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Laboratorio de Mecánica de Suelos DATOS QUE SE OBTIENENDial de Deform. Dial de Deform. Dial de Deform.
Carga Tang. Carga Tang. Carga Tang.
(div) div. (div) div. (div) div.
7.0 25 13.0 25 34.0 2515.0 50 25.0 50 49.0 5021.0 75 36.0 75 61.0 7522.0 100 41.0 100 68.0 10025.0 150 48.0 150 74.0 15027.0 200 51.0 200 80.0 20028.0 250 53.0 250 84.0 250
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28.0 250 53.0 250 84.0 25029.0 300 55.0 300 86.0 30030.0 350 57.0 350 87.0 35031.0 400 58.0 400 89.0 40032.0 450 59.0 450 91.0 45034.0 500 61.0 500 93.0 50035.0 550 63.0 550 94.0 55035.0 600 64.0 600 94.0 60036.0 650 64.0 650 94.0 65036.0 700 64.0 700 94.0 70036.0 750 64.0 750 94.0 75035.0 800 64.0 800 94.0 800
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Laboratorio de Mecánica de SuelosCALCULO ESFUERZO DE CORTE
El esfuerzo de corte para cada punto se calcula con lasiguiente relación:
A
ldkE
*=
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Donde:E = esfuerzo de corte.K = constante del anillo de carga.
0.315 para el equipo de corte residual.ld = lectura de la columna dial de carga.A = área del molde.
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Laboratorio de Mecánica de SuelosCALCULO ESFUERZO DE CORTE
Ejemplo para la fila Nº 1 (carga 0.50 kg/cm 2):
0619.062.35
0.7*315.0 ==E
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Ejemplo para la fila Nº 3 (carga 1.00 kg/cm 2):
3184.062.35
0.36*315.0 ==E
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Laboratorio de Mecánica de SuelosCALCULO ESFUERZO DE CORTE
Ejemplo para la fila Nº 5 (carga 1.50 kg/cm 2):
6545.062.35
0.74*315.0 ==E
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Ejemplo para la fila Nº 7 (carga 0.50 kg/cm 2):
2476.062.35
0.28*315.0 ==E
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Laboratorio de Mecánica de SuelosCálculo de deformación tangencial
La deformación tangencial para cada punto se calculacon la siguiente relación:
001.0*LecDefDef =
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Donde:Def = Deformación tangencial (cm).LecDef = Lectura del dial de deformación tangencial.
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Ejemplo para la fila Nº 1 (carga 0.50 kg/cm 2):
025.0001.0*25 ==Def
Cálculo de deformación tangencial
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Ejemplo para la fila Nº 3 (carga 1.00 kg/cm 2):
075.0001.0*75 ==Def
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Ejemplo para la fila Nº 5 (carga 1.50 kg/cm 2):
150.0001.0*150 ==Def
Cálculo de deformación tangencial
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Ejemplo para la fila Nº 7 (carga 0.50 kg/cm 2):
250.0001.0*250 ==Def
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Laboratorio de Mecánica de Suelos RESULTADOSDial de Deform. Esfuerzo Deform. Dial de Deform. Esfuerzo Deform. Dial de Deform. Esfuerzo Deform.
Carga Tang. Corte Tang. Carga Tang. Corte Tang. Carga Tang. Corte Tang.
(div) div. (kg/cm2) (cm) (div) div. (kg/cm2) (cm) (div) div. (kg/cm2) (cm)
7.0 25 0.0619 0.03 13.0 25 0.1150 0.03 34.0 25 0.3007 0.0315.0 50 0.1327 0.05 25.0 50 0.2211 0.05 49.0 50 0.4334 0.0521.0 75 0.1857 0.08 36.0 75 0.3184 0.08 61.0 75 0.5395 0.0822.0 100 0.1946 0.10 41.0 100 0.3626 0.10 68.0 100 0.6014 0.1025.0 150 0.2211 0.15 48.0 150 0.4245 0.15 74.0 150 0.6545 0.1527.0 200 0.2388 0.20 51.0 200 0.4510 0.20 80.0 200 0.7075 0.2028.0 250 0.2476 0.25 53.0 250 0.4687 0.25 84.0 250 0.7429 0.2529.0 300 0.2565 0.30 55.0 300 0.4864 0.30 86.0 300 0.7606 0.30
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29.0 300 0.2565 0.30 55.0 300 0.4864 0.30 86.0 300 0.7606 0.3030.0 350 0.2653 0.35 57.0 350 0.5041 0.35 87.0 350 0.7694 0.3531.0 400 0.2742 0.40 58.0 400 0.5130 0.40 89.0 400 0.7871 0.4032.0 450 0.2830 0.45 59.0 450 0.5218 0.45 91.0 450 0.8048 0.4534.0 500 0.3007 0.50 61.0 500 0.5395 0.50 93.0 500 0.8225 0.5035.0 550 0.3095 0.55 63.0 550 0.5572 0.55 94.0 550 0.8313 0.5535.0 600 0.3095 0.60 64.0 600 0.5660 0.60 94.0 600 0.8313 0.6036.0 650 0.3184 0.65 64.0 650 0.5660 0.65 94.0 650 0.8313 0.6536.0 700 0.3184 0.70 64.0 700 0.5660 0.70 94.0 700 0.8313 0.7036.0 750 0.3184 0.75 64.0 750 0.5660 0.75 94.0 750 0.8313 0.7535.0 800 0.3095 0.80 64.0 800 0.5660 0.80 94.0 800 0.8313 0.80
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Laboratorio de Mecánica de Suelos Gráficos
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Esf
uerz
o C
orte
(kg
/cm
2 )
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Deformación Tangencial vs. Esfuerzo de Corte
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Deformación Tangencial (cm)
Esf
uerz
o C
orte
(kg
/cm
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Laboratorio de Mecánica de Suelos Gráficos
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00E
sfue
rzo
de C
orte
(kg
/cm
2 )
Resultados:
Cohesión:c = 0.06 kg/cm 2
Angulo de fricción:
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Esfuerzo Normal vs. Esfuerzo deCorte Máximo
0.00
0.10
0.20
0.30
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Esfuerzo Normal (kg/cm 2)
Esf
uerz
o de
Cor
te (
kg/c
m
Angulo de fricción:Φ = 27.2º